Saliendo del sistema solar se puede empezar a recorrer el resto de la galaxia Vía Láctea, que contiene numerosos objetos interesantes: cúmulos estelares, abiertos o globulares, nebulosas, etc. El más famoso es el cúmulo abierto de Las Pléyades, que contiene estrellas muy jóvenes, de alrededor de cincuenta millones de años y se ubica a quinientos años luz de la Tierra. En la Fig. 1 se muestra una fotografía de Las Pléyades obtenida en el momento en que un meteoro cruza el campo, dejando una estela de luz.

Figura 1. Cúmulo abierto de Las Pléyades (Fotografía: Dr. Sergio Pescio Suau).

En el siguiente grupo de imágenes se muestra un cúmulo globular que contiene al menos cien mil estrellas en una agrupación muy compacta. El núcleo de la galaxia está rodeado por estos cúmulos globulares que con instrumentos sencillos se ven como pequeñas esferas luminosas, pero con telescopios más potentes muestran notables estructuras, como las nebulosas de emisión. Un ejemplo conocido es la nebulosa de Orión, que se ubicada en la espada de esta constelación y que a simple vista parece una estrella algo difusa, pero con el telescopio se ve como una nube de gas debido a que contiene estrellas cuya energía ioniza hidrógeno y origina el mismo fenómeno del tubo fluorescente, por eso se llaman nebulosas de emisión. La nebulosa de Orión parece un murciélago (Fig. 2). También existen nebulosas de reflexión, en que las nubes de gas reflejan la luz de las estrellas, la luz no se origina en estrellas que estén naciendo e ionizando, sino que reflejan la luz que viene de otras estrellas.

Figura 2. A: Cúmulo globular abierto B: Nebulosa de emisión (nebulosa de Orión) C: Nebulosa de Orión (Fotografía: Dr. Sergio Pescio Suau).

Dentro de la nebulosa de emisión del Águila, que está a unos 6500 años luz y es visible con binoculares en la dirección de la constelación de la Serpiente, se observan grandes estructuras conocidas como los Pilares de la Creación o los Dedos de Dios. Es una zona producida por grandes eventos cósmicos, que incluyen explosiones estelares masivas y formación de nuevas estrellas. Otro objeto notable es la nebulosa oscura Cabeza de Caballo, ubicada en la constelación de Orión, específicamente en Las Tres Marías; se encuentra a alrededor de 1500 años luz y es una proyección de nubes oscuras sobre hidrógeno incandescente (Fig. 3).

Figura 3. A: Dedos de Dios, en la nebulosa del Águila (Fotografía del Telescopio Espacial Hubble) B: Nebulosa oscura Cabeza de Caballo, en Orión.

La nebulosa de Eta Carinae es una nebulosa gigante ubicada a 9000 años luz de la Tierra, en el brazo de Sagitario, pero a pesar de esta gran distancia brilla lo suficiente como para ser apreciada a simple vista. Antes de 1840 Eta Carinae se veía como cualquier estrella a simple vista; en 1840 empezó a brillar más intensamente, en 1848 se convirtió en la segunda estrella más brillante en el cielo y luego se fue apagando lentamente hasta volver a ser una estrella más en el cielo. En la siguiente figura se observa dos fotografías de esta nebulosa; en la inferior, obtenida con el Hubble, se puede ver en el centro la estrella que explotó y a su alrededor las nubes de gas y polvo que resultaron de esta explosión (Fig. 4).

Figura 4. Nebulosa de Eta Carinae.

El Ojo de Dios es una nebulosa planetaria, mal llamada así porque no es un cuerpo planetario, sino una estrella moribunda que se ubica en la constelación de Acuario, a 400 años luz; algunos la llaman La Hélice. Cuando una estrella muere y expulsa una nube de gas y luego se comprime cada vez más; como se le ha agotado todo el combustible y no tiene cómo expandirse, se contrae hasta terminar en una enana blanca, un cuerpo tan denso que una cucharada de su materia puede pesar 1000 toneladas. Nuestro sol morirá de esta forma algún día y los seres humanos que sobrevivan en otros planetas y galaxias podrán verlo. La expansión de la nube toma formas muy caprichosas y artísticas; otro ejemplo de nebulosa planetaria es el Ojo de Gato, que se puede ver en la figura con su estrella en contracción y los ecos de luz producidos por el gas expandiéndose a su alrededor (Fig. 5).

Figura 5. Nebulosas planetarias A: El ojo de Dios B: Ojo de gato.

En el siguiente grupo de imágenes se observa otras nebulosas causadas por una estrella moribunda, cuyos nombres demuestran que los astrónomos modernos también tienen bastante imaginación: El rectángulo rojo, La hormiga y La hamburguesa de Gómez, que es un astrónomo chileno.

Figura 6. Nebulosas planetarias A: El rectángulo rojo B: La hormiga C: La hamburguesa de Gómez.

El espacio profundo

Más allá de la Galaxia Vía Láctea se encuentran otras galaxias, cúmulos de galaxias, supercúmulos de galaxias y una estructura que todavía no se ha definido que se conoce como El Gran Atractor.

Las galaxias son conjuntos de millones de estrellas, nebulosas y polvo interestelar. Cada galaxia tiene entre 100.000 y 400.000 millones de estrellas y se las considera los verdaderos ladrillos del Universo. Hubble las clasificó según su forma en espirales, elípticas y regulares. Sus componentes principales son el núcleo, el disco o los brazos y el halo. Cuando Vía Láctea se escribe con mayúsculas se refiere a nuestra galaxia; cuando se escribe con minúsculas se refiere al brazo que pasa por el cielo terrestre en las noches despejadas, sin luna y sin contaminación de luz. El Sol está en uno de los brazos de la Galaxia, lejos del centro, a 27.000 años luz de éste. En la siguiente figura se muestra una galaxia espiral con un gran núcleo que está en la constelación de la Hidra, pero se parece a la Vía Láctea; nuestro sol estaría lejos del centro, tal como se señala (Fig. 7).

Figura 7. Representación de la ubicación de nuestro sistema solar dentro de la Vía Láctea (http://www.astrored.org).

La Gran nube de Magallanes es una galaxia irregular porque hace millones de años chocó con la nuestra: es una de las galaxias más cercanas a la Vía Láctea y está a 180.000 años luz. En la siguiente imagen se ve su estructura irregular (Fig. 8).

Figura 8. Una galaxia cercana a la vía Láctea: la Gran nube de Magallanes (Fotografía: Dr. Sergio Pescio Suau).

La galaxia de Andrómeda es el objeto más lejano que se puede ver a simple vista, está a alrededor de 2,7 millones de años luz y tiene el doble de tamaño que la nuestra; posee alrededor 400.000 millones de estrellas y la circundan unas galaxias satélites que serán engullidas por ella dentro de algunos millones de años. La galaxia Vía Láctea se está aproximando a la de Andrómeda y se espera que en 4.000 millones de años se produzca una colisión entre ambas (Fig. 9).

Figura 9. Galaxia de Andrómeda.

Las galaxias no están solas, sino que se agrupan en cúmulos debido a la interacción gravitacional que se produce entre ellas, generando extrañas figuras. En la siguiente figura se observa el choque de dos galaxias (no de sus estrellas, que están separadas por distancias muy grandes, sino de sus nubes de gas), que genera en una de ellas el aspecto de antenas de un insecto (Fig. 10).

Figura 10. Interacciones entre galaxias: galaxia de Las Antenas.

En la siguiente fotografía se ven dos galaxias elípticas en colisión. Esto se produjo en Centauro A y se puede ver bien con un telescopio de aficionado. Parece un riñón con su uréter, porque una galaxia está de costado y parece que está atravesando a la otra.

Figura 11. Colisión de dos galaxias en Centauro A.

Las galaxias forman grupos o racimos; uno de los más grandes es el grupo de Virgo, que es el más cercano al Grupo Local, del cual forman parte la Vía Láctea, Andrómeda, la nube de Magallanes y otras 30 a 40 galaxias. El cúmulo de Virgo posee más de 1500 galaxias.

Figura 12. Cúmulo de galaxias de Virgo.

Otros fenómenos cósmicos

A continuación se describirá brevemente algunos fenómenos cósmicos notables: supernovas, púlsares, cuásares, blazares, agujeros negros y lentes gravitacionales.

Uno de los fenómenos más violentos del universo es la muerte de una estrella masiva. En la siguiente imagen se observa la nebulosa de la Tarántula, en la gran nube de Magallanes, antes y después de que estallara la supernova del año 1986. Cuando estalló esta supernova emitió más energía que toda la galaxia por sí misma durante algunos meses y luego se fue apagando. La muerte de una estrella masiva, que tiene cuatro o más masas solares, se produce cuando se agota su combustible, que es el hidrógeno. Éste se fusiona en helio, el helio se fusiona para generar carbono, éste se fusiona para producir neón y cada una de estas fusiones libera energía, pero esto llega a un límite, que es el átomo de hierro; la fusión del hierro no produce energía, sino que la consume, de modo que la estrella ya no es capaz de mantener su estructura y llega un momento en que se colapsa sobre sí misma, choca violentamente sobre el átomo de hierro y estalla, generando una supernova. La supernova que estalló en la Gran nube de Magallanes en 1986 se descubrió en Chile, en el observatorio Las Campanas por un astrónomo canadiense y es la supernova más estudiada de la historia de la astronomía. En la imagen se ven dos fotografías tomadas con diez años intervalo para apreciar claramente la expansión (Fig. 13).

Figura 13. Supernova de 1987 en la Gran Nube de Magallanes.

La siguiente imagen corresponde a una fotografía compuesta a partir de tomas efectuadas en 2007 por el telescopio espacial Chandra, que capta rayos X y el Hubble, que capta el espectro visible. Lo que se ve azul es emisión de alta energía, rayos X y lo demás es emisión en luz visible. Esta es la vista de la supernova de 1987, 20 años después de su supernova (Fig. 14).

Figura 14. La supernova de 1987 de la gran nube de Magallanes. Composición de imágenes entregadas por los telescopios Chandra y Hubble.

La supernova del cangrejo, ubicada en cuernos del toro de la constelación Tauro, fue descrita por un astrónomo chino en el año 1054, pero actualmente es motivo de gran interés porque dentro de ella se descubrió un pulsar. La imagen inferior de la Fig. 15, tomada en rayos X, muestra un objeto que pulsa treinta veces por segundo. Ya se explicó que cuando una estrella muere genera una supernova y luego se empieza a comprimir; cuando la masa original se la estrella es menor de 8 masas solares, esta compresión avanza hasta generar una enana blanca, que es el futuro de nuestro sol; pero si la masa original es mayor de 8 masas solares, la gravedad es tal que se comprime a todos los electrones, las cargas eléctricas se anulan y se forma una estrella de neutrones, que tiene densidad extraordinaria: una cucharadita de su materia pesaría en la tierra alrededor de 1000 millones de toneladas. Este denso cuerpo gira rápidamente y emite intensas ondas de radio pulsátiles; cuando los radiotelescopios captaron esto pensaron que eran mensajes extraterrestres y les llamaron LGM (Litlle Green Men). La realidad es que se trata de emisiones de alta energía provenientes de estrella de neutrones, fenómeno llamado púlsar (Fig. 15).

Figura 15. A: Supernova del Cangrejo B: Pulsar de la nebulosa del cangrejo.

En la siguiente imagen se observa un cuásar, que es una verdadera reliquia cósmica y posee un núcleo muy energético, más que un púlsar. Cuando se descubrió uno de estos objetos también se pensó que eran emisiones de alguna civilización, pero luego se determinó que estaba a 10.000 millones de años luz y no era concebible que algo tan lejano pudiera emitir tanta energía. Inicialmente se los llamó cuásares, abreviatura de Fuentes de Radio Casi Estelares. La gran emisión de energía se debe a la presencia de un hoyo negro que atrae a toda la materia circundante a su interior, ocasionando emisiones de energía en rayos gama, X y en todas las bandas de frecuencia. El cuásar de la imagen probablemente ya no existe, porque la luz que se captó en esta fotografía salió de él hace 10.000 millones de años, por eso se considera como una reliquia cósmica. Mientras más lejos alcanza la mirada, más se retrocede en el tiempo (Fig. 16).

Figura 16. Cuásar PKS 2349, catálogo HST/WFPC2.

El blazar es un cuásar, pero que emite rayos gama antes de caer en el hoyo negro y desaparecer. La siguiente figura muestra una fotografía en rayos X por el telescopio Chandra; todo lo de color azuloso son rayos X emitidos por materia que se está precipitando a extraordinaria velocidad al interior un hoyo negro, donde la gravedad es tan grande que no deja escapar nada, ni siquiera la luz. Este objeto puede haber sido formado como última etapa de la muerte de una estrella de masa mayor a 10 masas solares o se puede haber formado al principio del universo, como la singularidad inicial (Fig. 17).

Figura 17. Blazar.

La lente gravitacional es un fenómeno que Einstein predijo en su teoría general de la relatividad y que se debe a la curvatura de la luz. En la siguiente figura, detrás del cúmulo de galaxias hay otras galaxias, que se amplifican por efecto de esta lente gravitacional, como si se estuvieran observando con una lupa (Fig. 18).

Figura 18. Lente gravitacional.

El Campo Profundo del Hubble (Hubble Deep Field o HDF, en inglés) es una imagen de una pequeña región en la constelación Osa Mayor obtenida gracias a una serie de observaciones efectuadas con el telescopio espacial Hubble. Es la región más lejana que ha logrado ver el ser humano, ubicada a una distancia de doce millones de años luz; aquí el Universo tenía un tercio de la edad actual, apenas alrededor de 6.000 años después del Big Bang.

Figura 19. Campo profundo del Hubble.